코플러너 도파관

Coplanar waveguide
도체 지지 코프라너 도파관 전송로의 단면적
LIGA [1]기술을 사용하여 작성된 517μm 높이의 구리 코프라나 도파관.

코플러너 도파로는 프린트 기판 기술을 사용하여 제작할 수 있는 전기 평판 전송로의 일종으로 마이크로파 신호를 전달하는 데 사용됩니다.소규모에서는 코플러너 도파관 전송로도 일체형 마이크로파 집적회로에 내장되어 있습니다.

기존의 코플러너 도파관(CPW)은 유전체 기판에 인쇄된 단일 도전 트랙과 트랙의 한쪽에 한 쌍의 리턴 컨덕터로 구성됩니다.3개의 도체는 모두 기판의 같은 쪽에 있으므로 동일 평면에 있습니다.리턴 컨덕터는 중앙 트랙에서 작은 간격에 의해 분리되어 있으며, 선로 길이를 따라 변하지 않는 폭이 있습니다.중심 도체로부터 떨어져 있는 리턴 도체는 일반적으로 무한하지만 먼 거리까지 확장되므로 각각은 개념적으로 반무한 평면입니다.

컨덕터 백업 코플러너 도파관(CBCPW)은, [2][3]기판의 배면 전체를 덮는 접지면을 가지는 일반적인 변종입니다.그라운드 플레인은 세 번째 리턴 컨덕터 역할을 합니다.

코플라나 도파관은 1969년 청 P에 의해 발명되었다.Wen, 주로 회전자 및 절연체와 같은 비호환 구성요소를 평면 전송 선로 [4]회로에 통합할 수 있는 수단으로서.

코플러너 도파관에 의해 전달되는 전자파는 부분적으로 유전체 기판에 존재하고 일부는 그 위의 공기 중에 존재합니다.일반적으로 기판의 유전율은 공기의 유전율과 다르며(그리고 더 크다) 따라서 파동은 불균일한 매체 내에서 이동한다.따라서 CPW는 진정한 TEM 파형을 지원하지 않습니다. 0이 아닌 주파수에서는 E 및 H 필드가 모두 세로 구성 요소(하이브리드 모드)를 가집니다.그러나 이러한 세로 구성요소는 일반적으로 작고 모드는 준 [5]TEM으로 더 잘 설명됩니다.

비호환 자력 장치에 적용

공진 아이솔레이터나 차상기[6] 등의 비호전 자이로자기장치는 정적으로 자화된 페라이트체에 회전하는(원편광) 자기장을 나타내는 마이크로파 신호에 의존한다.CPW는 중앙 도체와 측면 도체 사이의 2개의 슬롯에서 이러한 회전 자기장을 생성하도록 설계할 수 있습니다.

유전체 기판은 CPW 라인을 따라 이동하는 마이크로파 신호의 자기장에 직접적인 영향을 미치지 않습니다.그 후 자기장은 CPW가 기판측과 공기측 사이에서 금속화면에서 대칭이 된다.따라서 각 도체의 마주보는 면(공기측 및 기판측)의 병렬경로를 따라 흐르는 전류는 동일한 인덕턴스를 받게 되어 전체 전류가 두 면 간에 균등하게 분배되는 경향이 있다.

반대로 기판은 전계에 영향을 미치기 때문에 기판측이 공기측보다 슬롯 전체에 큰 캐패시턴스를 기여한다.전하가 공기면보다 도체의 기판면에 더 쉽게 축적되거나 고갈될 수 있다.그 결과 전류가 역방향으로 흐르는 파형상의 지점에서는 에어면과 기판면 사이의 금속화 가장자리에 전하가 흐르게 된다.가장자리 위의 이 2차 전류는 각 슬롯에서 세로 방향(라인과 평행)의 자기장을 발생시킵니다.이 자기장은 도체를 따라 주 전류와 관련된 수직(기판 표면에 수직) 자기장과 직교합니다.

기판의 유전율이 유니티보다 훨씬 크면 세로방향 자기장의 크기가 수직방향 자기장의 크기에 가까워져 슬롯 내의 결합자기장이 [4]원형편광에 가까워진다.

고체 물리학에서의 응용

코플라나 도파관은 고체 양자 컴퓨팅 분야에서 중요한 역할을 한다. 예를 들어 마이크로파 광자를 초전도 큐비트에 결합하는 것이다.특히 회로 양자 전기역학 연구 분야는 전자파 광자를 파장의 입방체보다 훨씬 작은 부피로 제한함으로써 높은 전계 강도와 초전도 큐비트에 대한 강한 결합을 가능하게 하는 중요한 요소로서 코플러너 도파관 공진기로 시작되었다.이 결합을 더욱 강화하기 위해 손실이 극히 적은 초전도 코프라나 도파관 공진기를 [7][8]적용했다.(저온에서 이러한 초전도 코프라나 공진기의 품질 계수는 저전력 한계에서도 10을 초과할6 수 있습니다.)[9]코플라나 공진기는 양자 버스로서도 복수의 큐비트를 서로 결합할 [10][11]수 있습니다.

고체 연구에서 코플러너 도파관의 또 다른 적용은 전자 스핀 공명 분광학[12] 또는 목련학 [13]등의 자기 공명을 포함하는 연구에 적용된다.

코플라나 도파관 공진기는 (고Tc) 초전도 [14][15]박막의 재료 특성을 특징짓기 위해 사용되었습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Forman, Michael A. (2006). "Low-loss LIGA-fabricated coplanar waveguide and filter". 2006 Asia-Pacific Microwave Conference. pp. 1905–1907. doi:10.1109/APMC.2006.4429780. ISBN 978-4-902339-08-6. S2CID 44220821.
  2. ^ Gevorgian, S. (1995). "CAD models for shielded multilayered CPW". IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 43 (4): 772–779. doi:10.1109/22.375223.
  3. ^ Kuang, Ken; Kim, Franklin; Cahill, Sean S. (2009-12-01). RF and Microwave Microelectronics Packaging. Springer Science & Business Media. p. 8. ISBN 978-1-4419-0984-8.
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  15. ^ A. Porch; M.J. Lancaster; R.G. Humphreys (1995). "The coplanar resonator technique for determining the surface impedance of YBa2Cu3O7-delta thin films". IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 43 (2): 306–314. Bibcode:1995ITMTT..43..306P. doi:10.1109/22.348089.